KR940008171B1 - 유체압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 압축기

제1도 및 제2도는 본 발명의 실시예를 나타내고 있으며,

제1도는 회전체인 피스톤의 정면도.

제2도는 유체압축기 개략 종단면도.

제3도 및 제4도는 서로 다른 본 발명의 그 밖의 실시예를 나타내며,

제4도는 블레이드의 일부 사시도.

제5도는 본 발명의 종래의 예를 나타내는 유체압축기의 개략 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 밀폐케이스 7 : 실린더

8 : 베어링구(주베어링) 10 : 피스톤

13 : 홈 15 : 동작실

14 : 블레이드 20 : 윤활유저장부

21 : 윤활유흡입관 22 : 급유구멍

22a : 선단개구부 25, 26 : 밀봉부재

본 발명은 예를 들어 냉동사이클의 냉매가스를 압축하는 유체압축기에 관한 것이다.

종래의 압축기로서 레시프로방식, 로터리방식등 여러종류가 알려져 있다.

그러나, 이들 압축기에 있어서는 회전력을 압축기로 전달하는 크랭크 샤프트등의 구동부나 압축부의 구조가 복잡하고 부품수도 많다.

또한, 이러한 압축기는 압축효율을 높이기 위해서 토출구측에 역류저지밸브를 설치해야 하며, 이 역류저지밸브의 양측의 압력차가 매우 크기 때문에 역류저지밸브로부터 가스가 누출되기 쉬워 압축효율이 저하된다.

그리고, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 각 부품의 사이즈 정밀도나 조립정밀도를 높여야 하므로 제조 비용이 높아진다.

그래서 근래에는, 전술한 불합리를 제거하고 비교적 간단한 구성으로 밀폐성을 향상시킴으로써, 압축효율의 향상과 동시에 제품의 제조와 조립이 용이한 유체압축기가 제안되고 있다.

이것은 예를들면 제2도에 도시된 것과 같은 냉동사이클에 사용되는 냉매가스용 밀폐형 압축기로서 이용된다. 이 압축기 본체(1)는 밀폐케이스(2) 내에 수용되는 전동요소(3)와 압축요소(4)로 되어 있다.

상기 전동요소(3)는 밀폐케이스(2) 내면에 고정된 고리모양의 스테이터(5)와 이스테이터(5) 내측에 설치된 고리모양의 로터(6)로 구성되어 있다.

상기 압축요소(4)는 중공통체로 된 실린더(7)를 갖고 있으며, 이 실린더(7)의 외주면에 상기 로터(6)가 동축적으로 끼워져 있다. 상기 실린더(7)의 한쪽끝은 밀폐케이스(2)의 한쪽끝 내면에 부착 고정되어 있는 베어링구의 주베어링(8)에 의해 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 실린더(7)의 다른쪽끝은 밀폐케이스(2)의 다른 한쪽끝 내면에 부탁 고정된 베어링구의 부베어링(9)에 의해 회전이 자유롭게 지지된다. 혹은 실린더(7)의 다른 한쪽끝의 부베어링(9)은 도시되지 않은 탄성 지지부재에 의해 둘려져 있는 경우도 있다.

그리하여 이들 주,부베어링(8)(9)에 의해 실린더(7) 양끝은 기밀하게 밀폐된다. 상기 실린더(7)의 내부공간에는 원주모양의 회전체로서 피스톤(10)이 축방향을 따라 설치되어 있다. 이 피스톤(10)의 중심축(A)은 상기 실린더(7)의 중심축(B)에 대해서 거리 "e"만틈 치우쳐져 배치되어 있으며, 피스톤(10)의 외주면 일부는 실린더(7)의 내주면에 접촉되어 있다.

그리고, 피스톤(10)의 양단부는 주,부베어링(8)(9)에 각각 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 또한, 실린더(7)와 피스톤(10)의 한쪽 단부는 도시하지 않은 걸어맞춤 홈과 구동핀등으로된 회전력전달 기구에 의해 걸려있어 상기 전동요소(3)에 전기를 통하게 함으로써 실린더(7)와 피스톤(10)을 상대적으로 회전 구동하도록 되어 있다.

상기 피스톤(10)의 외주면에는 피스톤(10)의 양단 사이를 도면중 우측으로부터 좌측으로, 즉, 실린더(7)의 흡입측에 토출구측으로 조금씩 작게 형성되어 피치로된 나선형의 홈(13)이 설치되어 있고, 여기에 나선형의 블레이드(14)가 끼워져 있다.

이 블레이드(14)는 불소수지재료로 된 것으로 적절한 탄성을 갖고 있고, 두께는 홈(13)의 폭과 거의 일치하고 있다. 그리고, 블레이드(14)의 각 부분은 홈(13)에 대해서 피스톤(10)의 지름방향을 따라 진퇴가 자유롭고, 그 외주면은 실린더(7)의 내주면에 밀착된 상태로 미끄럼운동이 가능하다.

이것으로부터 실린더(7)의 내주면과 피스톤(10)의 외주면 사이의 공간은 상기 블레이드(14)에 의해 여러개의 작동실(15)로 나누어져 있다. 각 작동실(15)은 블레이드(14)를 따라 피스톤(10)과 실린더(7)의 내주면 접촉부로부터 다음의 접촉부까지 뻗쳐있어 거의 초승달 모양을 이루고 있고, 그 용적은 실린더(7)으 흡입측으로부터 토출구측으로 가면서 조금씩 작게되어 있다.

상기 실린더(7)의 흡입단측에 위치하는 주베어링(8)에는 실린더(7)의 축방향으로 연장된 흡입공(16)이 관통하고 있다. 이 흡입공(16)의 한쪽끝은 실린더(7) 속에 개구되어 있으며, 다른 한쪽끝은 냉동싸이클의 흡입튜브(17)에 접속되어 있다.

또한, 상기 부베어링(9) 부근의 실린더(7)에는 토출공(18)이 개구되어 있고, 그 단부는 토출단측이 된다.

도면에 있어서 토출공(18)의 윗쪽 부위의 밀폐케이스(2)에는 토출튜브(19)가 삽입 고착되어 있으며, 밀폐케이스(2) 내부에 개재되어 토출공(18)과 연결 통하게 한다.

상기 밀폐케이스(2) 내의 밑부분에는 윤활유를 집유하는 저장부(20)가 형성되어 있다. 이 저장부(20)의 윤활유 속에는 상기 주베어링(8)에 설치되어 윤활유를 흡입하는 윤활유 흡입관(21)의 하단부가 잠겨져 있다. 또한, 상기 윤활유 흡입관(21)의 상단부는 주베어링(8)의 내주면 일치하며, 상기 주축부(10a) 단면과 맞닿지 않는 공간부(8a)에 개구되어 있다.

상기 피스톤(10)에는 주축부(10a) 단면으로부터 토출단측에 걸쳐서 그 축심을 따라 급유구멍(22)이 설치되어 있다. 이 급유구멍(22)의 선단개구부(22a)는 상기 나선형의 홈(13)의 소정부위 밑부분에 개구된다.

이와같이 윤활유 흡입관(21)과 주베어링(8)의 공간부(8a) 및 급유공(22)과 그 선단개구부(22a) 등으로 급유기구(23)가 구성된다.

그러며, 이 유체압축기의 작동에 대해서는 하기에 기술된다.

전동요소(3)에 전기를 통하게 하여 로터(6)를 회전구동시키면 실린더(7)가 일체가 되어 회전한다. 상기 실린더(7)의 회전은 회전력 전달기구를 통하여 피스톤(10)에 전달되고, 피스톤의 외주면의 일부가 실린더(7)의 내주면에 접촉된 상태로 상대적으로 회전구동함과 동시에 블레이드(14)도 일체가 되어 회전한다.

상기 블레이드(14)는 그 외주면이 실린더(7)의 내주면에 접촉된 상태로 회전하기 때문에, 블레이드(14)의 각부는 피스톤(10)의 외주면과 실린더(7)의 내주면 접촉부로 접근함에 따라서 홈(13)으로 밀어 넣어지고, 또 접촉부와 떨어집에 따라서 홈(13)에서 튀어나오는 방향으로 움직인다.

한편, 압축요소(4)가 작동되면 흡입튜브(17)와 흡입공(16)을 통해서 실린더(7)에 냉매가스가 흡입된다. 그리하여 흡입된 냉매가스는 전술한 작동실(15) 안에 갖힌채 피스톤(10)의 회전과 함께 토출단측의 작동실(15)로 순차적으로 이송됨과 동시에 압축된다. 압축된 냉매가스는 부베어링(9)에 설치된 토출공(18)에서 밀폐케이스(2)의 내부 공간안으로 토출되고, 토출튜브(19)를 통해서 냉동싸이클속으로 되돌아간다.

한편, 이러한 압축 작용에 의해 밀폐케이스(2) 내부는 고압상태가 되며, 윤활유 저장부(20)의 윤활유는 윤활유 흡입관(21)을 통하여 주베어링(8)의 공간부(8a)로 흡입되어 가득차게 된다. 상기 공간부(8a)에 가득찬 윤활유는 피스톤(10)의 회전과 함께 급유구멍(22)으로 유도되어 이 선단개구부(22a)로부터 상기 나선형의 홈(13)으로 도출된다.

진술한 바와같이 이 홈(13)에는 상기 블레이드(14)가 출입이 자유롭게 미끄럼 운동하기 때문에, 이들 미끄럼 접촉부에 급유가 행해져 원활한 작동이 된다.

혹은 윤활유는 블레이드(14)의 외주면과 실린더(7) 내주면과의 미끄럼 접촉부나, 주,부베어링(8)(9)과 실린더(7)와의 미끄럼 접촉부, 또는 주,부베어링(8)(9)과 피스톤(10)과의 미끄럼 접촉부에도 급유되어 이들의 원활한 작동을 얻을 수 있게 된다.

그런데, 이러한 유체압축기도 문제점이 있다.

특히 급유기구(23)에 있어서는 밀폐케이스(2)안에 토출된 고압가스의 압력으로 윤활유를 흡입하고, 또한 급유하도록 되어 있다.

실제로 홈(13)안에 급유되는 윤활유는 상기 토출공(18)으로부터 토출되는 고압가스의 압력과 거의 같게 된다. 상기 홈(13) 내로 유도되는 고압의 윤활유는 블레이드(14)에 매우 큰 배압을 가하므로, 블레이드의 외주면을 실린더(7)의 내주면에 밀착시키는 한편, 홈(13)과의 간격을 확대하는 작용을 한다. 그 결과, 이웃하여 설치되는 작동실(15) 상호간의 사이에 가스누출이 발생하기 쉽고, 압축효율이 저하되는 우려가 있다.

즉, 상기 나선형의 홈(13) 저부에 대한 상기 급유공(22)의 선단개구부(22a)의 위치설정에 문제가 생긴다. 매우 낮은 저압측의 작동실(15)에 대응하는 홈(13) 부위에 선단개구부(22a)를 설치하면 이곳으로 유도되는 고압의 윤활유와 작동실(15)의 압축 도중의 냉매가스와의 사이에 압력차가 매우 크게 되어 윤활유 또는 가스의 누출이 발생하기 쉽다.

혹은 토출단측에 가까운 고압측의 작동실(15)에 대응하는 홈(13) 부위에 선단개구부(22a)를 설치하면, 이곳으로 유도되는 고압의 윤활유와 작동실(15)에서 압축완료가 끝나려고 하는 냉매가스 사이에 거의 압력차가 없어져 버려, 선단개구부(22a)로부터 홈(13) 안으로 급유하기 어렵게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 고려한 것으로서, 본 발명의 목적은 밀폐케이스의 윤활유 저장부로부터 흡입되는 윤활유를 급유구멍의 선단개구부에서 나선형의 홈으로 급유되게 하여, 상기 급유구멍의 선단개구부를 최적의 위치에 설정하므로써, 최적의 급유압을 얻을 수 있어 누출이 없는 최적의 급유량을 확보할 수 있고, 윤활성과 압축효율의 향상화를 꾀할 수 있는 유체압축기를 제공하는데에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1발명은 밀폐케이스내에 그 양쪽끝이 베어링구에 끼워져서 회전이 자유롭게 지지되는 흡입단측과 토출단측을 갖고 있는 실린더와, 이 실린더내에 축방향으로 치우쳐져 회전이 자유롭게 지지되어 있는 회전체와, 이 회전체의 외주면에 실린더의 흡입단측에서 토출단측으로 조금씩 작아지는 피치로 설치된 나선형의 홈과, 이 홈에 회전체의 지름 방향으로 출입이 자유롭게 끼워져 그 외주면이 실린더의 내주면에 밀착되어 상기 실린더의 내주면과 회전체의 외주면 사이의 공간을 여러개의 작동실로 나누는 블레이드등을 구비하고, 상기 실린더와 피스톤과의 상대적인 회전에 동방하여 실린더의 흡입단측으로부터 토출단측이 작동시로 작동유체를 이송하면서 압축하는데에 있어서, 상기 밀폐케이스의 내저부에 형성되는 윤활유의 저장부와 이 저장부의 윤활유를 상기 회전체의 축부단면과 베어링구와의 사이로 흡입하는 윤활유 흡입로와, 전술한 회전체의 축방향을 따라 설치되어 상기 윤활유 흡입로로 도입된 윤활유를 상기 나선형의 홈 밑부분으로 유도하는 급유구멍등을 구비하고 있으며, 전술한 급유구멍의 선단개구부는 전술한 작동실의 제1실의 흡입진행 과정의 완료시에 제2실 이후로 대응하는 홈 부위에 설치된 것을 특징으로 하는 유체압축기이다.

또한, 제2발명으로서는 상기 나선형의 홈 밑부분, 또는 전술한 블레이드의 내주면, 또는 상기 나선형의 홈 밑부분과 상기 블레이드의 내주면에 탄성재료된 밀봉 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 유체압축기이다.

상기 급유구멍의 선단개구부를 상기 작동실 제1실의 흡입진행 과정 완료시에 제2실 이후로 대응하는 위치에 설치했기 때문에 선단개구부로부터 나선형의 홈안에 급유되는 윤활유는 최적의 급유압이 되어 최적량의 윤활유가 급유되고, 블레이드의 윤활이 매우 원활하게 되어 실린더에 밀착하여 뒤따라가므로 블레이드를 경계로 하는 윤활유나 작동유체의 누출이 없다.

또한, 상기 나선형의 홈 밑부분, 또는 상기 블레이드의 내주면, 또는 상기 나선형의 홈 밑부분과 전술한 블레이드의 내주면에 탄성재로된 밀봉부재를 설치했기 때문에, 홈의 밑부분과 블레이드 내주면과의 밀폐성이 좋아져 고압의 작동유체가 저압측으로 역류되는 일이 없다.

이하, 본 발명의 실시예를 제1도 및 제2도를 참조하면서 설명하기로 한다.

제5도에서 설명한 것과 동일한 구성 부품은 동일번호를 붙여 새로운 설명은 생략하기로 한다.

급유기구(23)의 구성은 종래의 것과 같지만 급유구멍(22)의 선단개구부(22a)의 위치는 후술하는 바와같이 하지 않으면 안된다.

즉, 제1도와 같이 피스톤(10)의 흡입단측에는 홈 모양의 가스 흡입구 "a"가 설치되고, 그 일부는 피스톤(10)의 둘레면에 설치되어 상기 나선형의 홈(13)과 교차한다.

상기 피스톤(10)의 중심축 "A"와 이 흡입단측에 있어서 나선형의 홈(13)과의 교차 위치를 홈(13)에 출입이 자유롭게 끼워지는 상기 블레이드(14)의 위치 기준으로서 블레이드의 위치각을 0°로 한다. 그리고, 이 블레이드의 위치각 0°로부터 토출단측으로 2회전한 위치, 즉 블레이드 위치각 720°의 홈(13) 부위에 상기 급유구멍(22)의 선단개구부(22a)를 개구시킨다.

상기 블레이드 위치각 720°를 상기 작동실(15)을 기준으로 해서 보면 피스톤(10)에 삽입된 패킹부분이 작동실(15)에 있어서 제1실의 흡입진행 과정을 끝낸 상태로 제2실 및 제3실의 경계에 상당하게 된다.

실제로는 제1실의 흡입진행 과정 완료시에 제2실째 이후로 설정하면 좋다.

그런, 급유구멍(22)의 선단개구부(22a)로부터 홈(13)안으로 급유되는 윤활유는 선단개구부(22a)가 블레이드 위치각 720°의 홈(13) 부위에 있기 때문에 급유되는 고압의 윤활유와 작동실(15)과의 압력차가 최적이 된다.

즉, 상기 블레이드(14)의 홈(13)으로부터 출입동작에 동반되는 오일펌프의 작용이 원활하게 되어 이상적인 급유압을 얻을 수 있다. 블레이드(14)와 홈(13)과의 윤활이 좋아져 다른 미끄럼 접촉부분에 윤활유를 확실하게 유도할 수가 있어 윤활성이 좋게됨과 동시에 홈(13)에서 작동실(15)로의 고압유의 누출량이 감소된다.

또한, 나선형의 홈(13)과 블레이드(14) 사이의 공간이 유도된 윤활유에 의해 토출압이 되기 때문에 블레이드(14)가 확실하게 확장된다. 블레이드(14)는 원활하게 작동하여, 그 외주면은 실린더(7) 내주면에 항상 밀착되어 따라간다.

즉, 블레이드(14)를 경계로한 작동실(15) 상화간에 가스 누출이 없고 이송에 의한 압축효율이 매우 좋아진다.

또한, 제3도와 같이 같이 홈(13)의 밑부분을 따라 탄성재로된 밀봉부재(25)를 설치하여도 좋다. 이 경우, 블레이드(14)가 홈(13)안으로 제일 깊숙히 들어간 상태에서 블레이드(14)는 밀봉부재(25)와 맞닿아 이것을 탄성 변형시킨다.

상기 시일부재(25)에 의해 홈(13) 밑부분과 블레이드(14) 내주면과의 밀폐성이 확보되어 홈(13) 내로 유도된 윤활유나 토출단측의 고압가스가 홈(13)을 통해서 흡입측으로 역류되는 것을 저지할 수 있다.

혹은 제4도와 같이 상기 블레이드(14)의 내주면에 탄성재료된 밀봉부재(26)를 설치하여도 마찬가지의 효과를 갖는다. 또는, 상기 밀봉부재(25)(26)를 각각 홈(13) 밑부분과 블레이드(14) 내주면에 설치하여 밀봉부재(25)(26)를 서로 밀착시켜 밀봉이 되도록 해도 좋다. 또한, 본 발명의 압축기는 냉동싸이클에 한하지 않고 이외의 압축기에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 밀폐케이스의 윤활유 저장부에서 윤활유를 흡입하는 흡입로와 회전체의 축방향을 따라 설치되는 급유구멍을 개재하여 나선형의 홈 밑부분으로 유도하는데에 있어서, 전술한 급유구멍의 선단개구부를 작동실의 제1실의 흡입진행 과정 완료시에 제2실째 이후로 대응하는 홈 밑부분의 위치에 설치했기 때문에 최적의 급유압으로 최적량의 윤활유가 홈안으로 급유되어, 블레이드의 윤활이 매우 원활하게 되고 실린더에 밀착하여 따라가므로 압축효율의 향상화를 꾀할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 밀폐케이스안에 그 양쪽끝이 베어링구에 끼워져서 회전이 자유롭게 지지되는 흡입단측과 토출단측을 갖고 있는 실린더와, 이 실린더안에 축방향을 따라 치우쳐서 회전이 자유롭게 지지되는 피스톤과, 이 피스톤의 외주면에 실린더의 흡입단측으로부터 토출단측으로 조금씩 작아지는 피치로 설치된 나선형의 홈과, 이홈에 피스톤의 지름방향으로 출입이 자유롭게 끼워져 그 외주면이 실린더의 내주면에 밀착되어 상기 실린더의 내주면과 피스톤의 외주면 사이의 공간을 여러개의 작동실로 나누는 블레이드등을 구비하고, 상기 실린더와 피스톤과의 상대적인 회전에 동반되어 실린더의 흡입단측에서 토출단측의 작동실로 작동유체를 이송하면서 압축하며, 상기 밀폐케이스 내저부에 형성되는 윤활유의 저장부와, 이 저장부의 윤활유를 전술한 회전체의 축부단면과 베어링구 사이의 공간으로 흡입하는 윤활유 흡입로와, 상기 회전체 축방향을 따라 설치되어 상기 윤활유 흡입로에 흡입된 윤활유 흡입로에 흡입된 윤활유를 상기 나선형의 홈 밑부분으로 유도하는 급유구멍등을 구비하고 있으며, 전술한 급유구멍의 선단개구부는 상기 작동실의 제1실의 흡입진행 과정 완료시에 제2실째 이후로 대응하는 홈 부위에 설치도니 것을 특징으로 하는 유체압축기.
2. 제1항에 있어서, 전술한 나선형의 홈 밑부분, 또는 전술한 블레이드의 내주면, 또는 전술한 나선형의 홈 밑부분 및 전술한 블레이드의 내주면에 탄성재로된 밀봉부재를 설치한 것을 특징으로 하는 유체압축기.

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